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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2019 220 049 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung eines Sensors eines Fahrzeugs bekannt, bei dem ein Kalibrierobjekt verwendet wird. Anstelle einer exakten Positionierung des Sensors werden in Bezug auf das Kalibrierobjekt eine Position des Fahrzeugs und eine Position des Kalibrierobjekts erfasst und der Kalibrierung zugrunde gelegt. Zur Positionserfassung werden mehrere externe Kameras verwendet. Mittels der externen Kameras werden bereits vorhandene oder gezielt platzierte Referenzmerkmale am Fahrzeug und am Kalibrierobjekt erfasst. Bei den Referenzmerkmalen handelt es sich um fahrzeugspezifische Merkmale, die durch eine Formgebung des Fahrzeugs oder Fahrzeugtyps vorgegeben sind. Bei den Referenzmerkmalen des Kalibrierobjekts handelt es sich um vorhandene Muster und Reflektorflächen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Kalibrierung zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In dem Verfahren zur Kalibrierung zumindest einer Kamera eines Fahrzeugs wird erfindungsgemäß in einer Kalibriersituationserfassung mittels zumindest einer fahrzeugexternen Kamera eine Kalibriersituation erfasst, welche zumindest eine Position und Lage des Fahrzeugs sowie eine Beschaffenheit, Lage und Position zumindest eines Kalibriermusters in einer Fahrzeugumgebung beschreibt. Zusätzlich zu der Kalibriersituationserfassung werden in einer Musterprojektion mittels zumindest eines Lasers projizierte Kalibriermuster in Abhängigkeit der erfassten Kalibriersituation angepasst. Alternativ oder zusätzlich zu der Musterprojektion werden zusätzlich zu der Kalibriersituationserfassung die erfasste Kalibriersituation betreffende Daten an eine fahrzeugeigene Recheneinheit übertragen, wobei die Recheneinheit auf Basis der Kalibriersituation erwartete Abbilder präsentierter Kalibriermuster modifiziert und die modifizierten Kalibriermuster mit den von der Kamera erfassten Kalibriermustern abgeglichen werden, um eine Position und Orientierung der zu kalibrierenden Kamera zu bestimmen.
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In Fahrzeugen mit automatisierten Fahrfunktionen kommen verschiedene im oder am Fahrzeug installierte Kameras zu einer Positionsbestimmung des Fahrzeugs und zu einer Umgebungserkennung zum Einsatz. Um aus erfassten Kamerabildern korrekte Positionsinformation ableiten zu können, müssen der mit zumindest einer Kamera verbundenen Recheneinheit eine genaue Einbauposition und -lage der Kamera bekannt sein. Aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen müssen die Einbauposition und -lage der Kamera am Bandende innerhalb eines Kalibriervorgangs bestimmt werden. Hierzu werden den Kameras geometrische Kalibriermuster präsentiert, wobei diese der angeschlossenen Recheneinheit im Fahrzeug, inklusive deren Dimension, Position und Lage exakt bekannt sein müssen. Durch einen Abgleich erwarteter Kamerabilder dieser Kalibriermuster mit tatsächlichen Kamerabildern können eine tatsächliche Position und Lage der Kameras berechnet werden.
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Dabei müssen die präsentierten Kalibriermuster stets einer Spezifikation entsprechen, die der Recheneinheit im Fahrzeug bekannt ist. Es besteht jedoch die Gefahr, dass erhebliche Abweichungen der tatsächlichen Kalibriermuster entstehen können. Gründe hierfür sind beispielsweise:
- - Abweichungen der tatsächlichen Position und Lage des geparkten Fahrzeugs während des Kalibriervorgangs von einer Sollposition und Solllage. Dies ist insbesondere bei fest installierten, zum Beispiel auf einem Boden aufgedruckten Kalibriermustern ein Problem.
- - Verfälschungen der Kalibriermuster durch Verschmutzung, beispielsweise durch Reifenabrieb, oder durch die Kalibriermuster verdeckende herumliegende Gegenstände.
- - Verfälschung der Kalibriermuster durch eine abweichende Beleuchtung, beispielsweise durch ausgefallene Lichtquellen oder Sonnenlicht.
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Die zuvor genannten Gründe können zu einer Verfälschung des Kalibriervorgangs und damit zu einer Verfälschung durch die Kamera im Betrieb ermittelter Positionen führen.
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Mittels des vorliegenden Verfahrens ist es möglich, trotz eines Vorliegens zumindest eines der zuvor genannten Gründe eine präzise Kalibrierung der Kameras durchzuführen und eine Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Kalibrierung stark zu mindern. Die verbesserte Kalibrierung führt wiederum zu geringeren Abweichungen bei durch die Kamera bestimmten Positionen, zu geringeren Anforderungen an einer Genauigkeit einer hergestellten Kalibriersituation und daraus folgend zu Einsparungen im Bereich eines Arbeits- und Materialaufwands. Auch wird ein Einsatz derselben Kalibrierlogik in der Recheneinheit bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ermöglicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Kameras eines Fahrzeugs und
- 2 schematisch eine Draufsicht des Fahrzeugs und dessen Umgebung während der Kalibrierung gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Seitenansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Kalibrierung von Kameras 2 bis 5 eines Fahrzeugs 6 dargestellt. 2 zeigt das Fahrzeug 6 und dessen Umgebung während der Kalibrierung gemäß 1.
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Das Fahrzeug 6 ist beispielsweise zu einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet. Zur Realisierung eines solchen automatisierten Fahrbetriebs ist eine genaue und zuverlässige Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs 6 erforderlich. Diese Erfassung erfolgt mittels einer Umgebungserfassungssensorik, welche unter anderem die Kameras 2 bis 5 umfasst. Mittels der Kameras 2 bis 5 erfasster Daten wird dabei eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs 6 durchgeführt. Um aus erfassten Kamerabildern korrekte Positionsinformation ableiten zu können, müssen einer mit den Kameras 2 bis 5 verbundenen und zu einer Verarbeitung der mittels dieser erfassten Daten vorgesehenen Recheneinheit 7 genaue Einbaupositionen und -lagen der Kameras 2 bis 5 bekannt sein.
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Da die Einbaupositionen und -lagen der Kameras 2 bis 5 bereits während einer Fahrzeugherstellung aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen abweichen können, müssen diese am Bandende der Fahrzeugherstellung innerhalb eines Kalibriervorgangs bestimmt werden.
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Zur Ausführung dieses Kalibriervorgangs umfasst die Vorrichtung 1 zumindest eine fahrzeugexterne Kamera 8, welche eine das Fahrzeug 6 und dessen Umgebung umfassende Kalibriersituation in einer Kalibriersituationserfassung erfasst. Eine solche Kalibriersituation beschreibt dabei beispielsweise eine Position und Lage des Fahrzeugs 6 während der Kalibrierung, eine Beleuchtungssituation sowie eine Beschaffenheit, Lage und Position zumindest eines Kalibriermusters M1 bis M4 in der Umgebung des Fahrzeugs 6. Auch wird eine Beschaffenheit von die Kalibriermuster M1 bis M4 umgebenden Flächen erfasst.
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In einer möglichen Ausgestaltung werden zusätzlich zu der Kalibriersituationserfassung in einer Musterprojektion mittels zumindest eines Laserprojektors 9 Kalibriermuster M1 bis M4 in die Umgebung des Fahrzeugs 6 projiziert, welche in Abhängigkeit der erfassten Kalibriersituation angepasst werden. Hierzu sind die fahrzeugexterne Kamera 8 und der Laserprojektor 9 mit einer fahrzeugexternen Recheneinheit 10 gekoppelt.
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Dabei wird der Laserprojektor 9 insbesondere derart angesteuert, dass die projizierten Kalibriermuster M1 bis M4 in Abhängigkeit von der ermittelten Kalibriersituation angepasst werden. Dies erfolgt beispielsweise in der Art, dass die Kalibriermuster M1 bis M4 in Bezug auf ihre Position und/oder auf ihre Lage und/oder auf eine lokale Helligkeit und/oder auf einen lokalen Farbwert angepasst werden. Die hierfür verwendeten Laserprojektoren 9 sind beispielsweise handelsübliche Laserprojektoren mit Mikrospiegeln und mehreren Laserdioden, welche Laserstrahlung mit verschiedenen Wellenlängen emittieren können.
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Die Anpassung der Position und Lage der Kalibriermuster M1 bis M4 erfolgt insbesondere derart, dass die Position und Lage der Kalibriermuster M1 bis M4 relativ zum Fahrzeug 6 einer festgelegten Spezifikation entsprechen.
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Die Anpassung der Helligkeit und Farbwerte der Kalibriermuster M1 bis M4 erfolgt insbesondere derart, dass eine Differenz der Farbwerte der Kalibriermuster M1 bis M4 im Vergleich zu den umgebenden Flächen und einer Projektionsfläche im sich ergebenden Kamerabild einer festgelegten Spezifikation entspricht. Das heißt, dass beispielsweise Bodenverschmutzungen und eine externe Beleuchtung, einschließlich Sonnenlicht, ausgeglichen werden. Wie in 2 näher dargestellt, wird beispielsweise das Kalibriermuster M4 in einem Überschneidungsbereich mit einem auf und neben der Projektionsfläche befindlichen dunklen Streifen S hinsichtlich seiner Helligkeit und Farbe derart angepasst, dass dieses von den Kameras 2 bis 5 mit hoher Genauigkeit erfassbar ist.
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Falls die Kalibriermuster M1 bis M4 nicht mittels des Laserprojektors 9 erzeugt werden, werden diese unabhängig von der erfassten Kalibriersituation insbesondere mittels aus dem Stand der Technik bereits bekannter Methoden, beispielsweise durch Projektion der Kalibriermuster M1 bis M4 auf entsprechende Oberflächen mittels Licht, durch eine Darstellung der Kalibriermuster M1 bis M4 auf Bildschirmen und/oder durch eine feste Installation der Kalibriermuster M1 bis M4, erzeugt.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Musterprojektion mittels des Laserprojektors 9 wird eine Übermittelung von die erfasste Kalibriersituation betreffenden Daten an die im Fahrzeug 6 verbaute und mit den Kameras 2 bis 5 verbundene fahrzeugeigene Recheneinheit 7 durchgeführt, welche die Kalibrierung der Kameras 2 bis 5 ausführt. Mittels der Daten kann die Recheneinheit 7 erwartete Abbilder der präsentierten Kalibriermuster M1 bis M4 modifizieren, so dass ein Abgleich mit den tatsächlichen von den zu kalibrierenden Kameras 2 bis 5 erfassten Bildern zu einer korrekten Bestimmung von Einbaupositionen und -lagen der Kameras 2 bis 5 führt. Wird zusätzlich mittels des Laserprojektors 9 die Musterprojektion durchgeführt, wird die erfasste Kalibriersituation einschließlich der bei der Musterprojektion vorgenommenen Anpassungen an den projizierten Kalibriermustern M1 bis M4 an die fahrzeugeigene Recheneinheit 7 übermittelt. Somit kann die Kalibriersituation entweder kontinuierlich erfasst oder nach den Anpassungen neu erfasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019220049 A1 [0002]
